河北省張家口市2022-2023學年高三上學期物理1月期末試卷

河北省張家口市2022-2023學年高三上學期物理1月期末試卷姓名：__________班級：__________考號：__________題號一二三四總分評分一、單選題1．某探究小組的同學在研究光電效應現(xiàn)象時，用a、b、c三束光照射到圖甲電路陰極K上，電路中電流隨電壓變化的圖像如圖乙所示，已知a、b兩條圖線與橫軸的交點重合，下列說法正確的是（）A．c光的頻率最小B．a(chǎn)光的頻率和b光的頻率相等C．若三種光均能使某金屬發(fā)生光電效應，則用c光照射時逸出光電子的最大初動能最小D．照射同一種金屬時，若c光能發(fā)生光電效應，則a光也一定能發(fā)生光電效應2．在2022年3月23日天宮課堂中，葉光富老師利用手搖離心機將水油分離。手搖離心機可簡化為在空間站中手搖小瓶的模型，如圖乙所示，假設(shè)小瓶（包括小瓶中的油和水）的質(zhì)量為m，P為小瓶的質(zhì)心，OP長度為L，小瓶在t時間內(nèi)轉(zhuǎn)動了n圈，以空間站為參考系，當小瓶轉(zhuǎn)動到豎直平面內(nèi)最高點時，下列說法正確的是（）A．細線的拉力大小為4B．如果松手釋放繩子，瓶子會沿拋物線落向空間站的“地面”C．水、油能分離的原因是小瓶里的水和油做圓周運動產(chǎn)生了離心現(xiàn)象，密度較大的水集中于小瓶的底部D．水和油成功分層后，水做圓周運動的向心力完全由瓶底對水的彈力提供3．一列簡諧橫波在介質(zhì)中沿x軸傳播，M、N是波上的兩個質(zhì)點，圖甲是t=1.0s時該簡諧橫波的波形圖，圖乙是x=4m處質(zhì)點的振動圖像，下列說法正確的是（）A．該列簡諧橫波沿著x軸的正方向傳播，波速為4m/sB．當t=1.0s時，質(zhì)點M沿y軸負方向振動C．x=4m處質(zhì)點經(jīng)過2s沿波的傳播方向運動了8mD．當t=3.5s時，質(zhì)點N在波谷，加速度最大4．如圖所示為某導光管采光系統(tǒng)過中心軸線的截面圖，上面部分是某種均勻透明材料制成的半球形薄采光罩，O為球心，下面部分是導光管，MN所在水平面為兩部分的分界面，M、N為球面上兩點，若使平行于MN的光束射入采光罩后，能全部直接通過MN面進入導光管（不考慮采光罩內(nèi)表面的反射），則該材料的折射率不能超過（）A．2 B．1.5 C．3 D．1.755．滑板運動備受年輕人喜愛，中國小將曾文蕙在東京奧運會成功闖進決賽并獲得第六的優(yōu)異成績，為中國滑板創(chuàng)造了歷史。如圖所示，跳臺的斜面AB長為2L，傾角為60°，右側(cè)平臺墻壁CD與水平地面相交于C點，頂端D點離地面的高度為334LA．v02 B．2v0 C．3v0 6．如圖所示，2022年7月15日，由清華大學天文系祝偉教授牽頭的國際團隊近日宣布在宇宙中發(fā)現(xiàn)兩個罕見的恒星系統(tǒng)。該系統(tǒng)均是由兩顆互相繞行的中央恒星組成，被氣體和塵埃盤包圍，且該盤與中央恒星的軌道成一定角度，呈現(xiàn)出“霧繞雙星”的奇幻效果。若其中一個系統(tǒng)簡化模型如圖所示，質(zhì)量不等的恒星A和B繞兩者連線上某一定點O做勻速圓周運動，由天文觀察測得其運動周期為T，A到O點的距離為r1，A和B的距離為r，已知引力常量為G，則A的質(zhì)量為（）A．4π2rC．4π2r7．小型水力力電站常常受水量、水速和用電器多少變化的影響，導致家中的用電器電壓不穩(wěn)。為了使家中用電器正常工作，某小型水力力電站安裝了自動穩(wěn)壓變壓器，如圖所示，其原理就是根據(jù)用電器工作電壓，自動調(diào)節(jié)原、副線圈匝數(shù)比的理想變壓器。若其工作原理如圖所示，電表均為理想交流電表，下列說法正確的是（）A．當水量和水速都穩(wěn)定時，先后啟動熱水器、空調(diào)正常工作，原、副線圈匝數(shù)比增大B．當水量和水速都穩(wěn)定時，先后啟動熱水器、空調(diào)正常工作，原線圈輸出功率增大C．若水速和水量都增大時，為使用電器仍同時正常工作，則原、副線圈匝數(shù)比減小D．若水速和水量都減小時，但用電器仍同時正常工作，則V1、A1示數(shù)減小，V2示數(shù)增大8．翼裝飛行被稱為世界上最危險的極限運動，挑戰(zhàn)者騰空后，張開手腳便能展開翼膜，當空氣進入一個鰭狀的氣囊時，就會充氣使服裝成翼狀，從而產(chǎn)生浮力，然后通過肢體動作來控制飛行的高度和方向。某翼裝挑戰(zhàn)者在距海平面一定高度處的直升機上由靜止下落，以a1=9m/s2的加速度下落一段時間，打開氣囊，再減速下降一段時間后，懸停在天門山附近，準備穿越天門洞，此運動過程近似地看成豎直方向的運動，其v-t圖像如圖所示，挑戰(zhàn)者所受空氣阻力恒定，重力加速度g取10m/s2，下列說法正確的是（）A．0~t1時間內(nèi)挑戰(zhàn)者處于超重狀態(tài)B．空氣阻力是挑戰(zhàn)者重力的0.5倍C．0~53D．減速過程中挑戰(zhàn)者所受空氣浮力是挑戰(zhàn)者重力的2.5倍二、多選題9．如圖所示，一根勁度系數(shù)為k0的絕緣輕質(zhì)彈簧，彈簧一端與水平地面相連接，另一端與A球連接，A、B、C三個帶正電小球的質(zhì)量均為m，A、B兩個小球的電荷量均為q，當系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)時，三小球等間距排列。已知靜電力常量為k，重力加速度為g，下列說法正確的是（）A．C球的電荷量為49qC．彈簧壓縮量為3mgk0 10．如圖所示裝置，裝有細砂石的容器帶有比較細的節(jié)流門，K是節(jié)流門的閥門，節(jié)流門正下方有可以稱量細砂石質(zhì)量的托盤秤。當托盤上已經(jīng)有質(zhì)量為m的細砂石時關(guān)閉閥門K，此時從管口到砂石堆頂端還有長為H的細砂石柱，設(shè)管口單位時間流出的細砂石的質(zhì)量為m0，管口處細砂石的速度近似為零，關(guān)閉閥門K后，細砂石柱下落時砂石堆高度不變，重力加速度為g，忽略空氣阻力，下列說法正確的是（）A．剛關(guān)閉閥門K時，托盤秤示數(shù)為mgB．細砂石柱下落過程中，托盤秤示數(shù)為m+C．細砂石柱對砂石堆頂端的沖擊力為mD．細砂石柱全部落完時托盤秤的示數(shù)比剛關(guān)閉閥門K時托盤秤的示數(shù)大11．如圖所示傾斜軌道CBAD，AB水平，AD、BC平行且與水平面夾角均為θ，AB部分電阻為R，其余部分電阻不計，虛線MN、QH均和AB平行，在MNHQ中存在垂直導軌平面的勻強磁場（圖中未畫出）。一電阻為r且與AB等長的金屬棒從MN上方由靜止釋放，金屬棒向下運動過程中始終與導軌接觸良好且與AB平行，I為金屬棒中的電流、q為通過金屬棒的電量、U為金屬棒兩端的電壓、P為金屬棒消耗的電功率，若從金屬棒剛進入磁場開始計時，金屬棒在磁場中運動的過程中，下列圖像可能正確的是（）A． B．C． D．三、實驗題12．某同學設(shè)計了如圖甲所示的裝置來驗證機械能守恒定律，豎直桿豎直固定在M、N兩點，在桿上固定一個量角器，并在量角器的圓心處固定一個力傳感器，一根細線上端連接在力傳感器上，下端系在小球上。實驗步驟如下：①拉離小球，使細線與豎直方向成一個角度，由靜止釋放小球，使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動；②記錄小球運動到最低點時力傳感器的最大示數(shù)F；③重復以上實驗步驟。（1）該同學練習使用游標卡尺測量小球直徑d時，游標卡尺的示數(shù)如圖乙所示，則d=mm。（2）關(guān)于該實驗，下列說法正確的有________（選填選項前的字母）。A．可以直接用彈簧測力計代替力傳感器進行實驗B．細線要選擇非彈性的C．小球盡量選擇密度大的（3）實驗中沒有提供天平等可以測量質(zhì)量的實驗器材，為完成實驗，需要記錄小球在豎直方向上靜止時。（請補充完整）（4）為完成實驗，還需要測量的物理量有________（選填選項前的字母）。A．釋放小球時細線偏離豎直方向的角度θB．小球從釋放到運動至圓周運動最低點的時間tC．細線長L（5）需要驗證機械能守恒的表達式為（用已知量和測量量的符號表示）。（6）實驗中發(fā)現(xiàn)，小球擺到另一側(cè)偏離豎直方向的角度略小于初始釋放位置偏離豎直方向的角度，其原因可能是。13．某實驗小組測量電源電動勢（2.5~2.9V）和其內(nèi)阻（3~6Ω），有以下器材：電阻箱R（最大阻值10.0Ω），電流表A（量程100mA，內(nèi)阻rA＝5.0Ω），定值電阻R′＝1Ω，開關(guān)和導線若干。（1）請在虛線框中設(shè)計合適的實驗電路圖。（2）實驗記錄數(shù)據(jù)如表所示（其中I為電流表A的讀數(shù)，R為電阻箱接入電路的電阻）。123456R/Ω1.02.03.04.05.06.0I/mA72.562.155.049.544.239.81I/A13.816.118.220.222.625.1根據(jù)表中的實驗數(shù)據(jù)在圖中作出1I（3）作出的1I?R圖像斜率為k，與縱坐標截距為b，則電源電動勢和內(nèi)阻表達式為E=，r=（4）根據(jù)（2）中1I?R圖像求出E=V，r=四、解答題14．為了保護文物，需抽出存放文物的容器中的空氣，充入惰性氣體，形成低氧環(huán)境，某密閉容器容積為V0，內(nèi)部有一體積為15V0的文物，開始時密閉容器內(nèi)空氣壓強為p0，現(xiàn)用抽氣筒抽氣，抽氣筒每次抽出空氣的體積為ΔV，若經(jīng)過N次抽氣后，密閉容器內(nèi)壓強變?yōu)閜N（1）求經(jīng)過N次抽氣后密閉容器內(nèi)氣體的壓強pN；（2）若ΔV=110V015．超級高鐵是一種以“真空鋼管運輸”為理論核心的交通工具，具有超高速、高安全、低能耗、噪聲小、污染小等特點。一質(zhì)量為m的超級高鐵進行測試，先由靜止開始做勻加速直線運動，達到最大速度后勻速運動一段時間，再做勻減速直線運動，已知加速和減速過程中加速度大小相等，在加速過程開始的前t內(nèi)位移為x1，減速過程開始的前t內(nèi)位移為x2，運動過程所受阻力恒為f，求：（1）測試過程中超級高鐵的最大速度vm；（2）由靜止開始加速到最大速度的過程中，牽引力所做的功W。16．如圖所示，在y>0的區(qū)域內(nèi)存在沿y軸負方向、場強大小為E的勻強電場，在y<0的區(qū)域內(nèi)存在垂直于xOy平面向外、大小為B的勻強磁場。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子a，從y軸上的P點以某一速度沿x軸正方向射出，已知粒子a進入磁場時的速度大小為v，方向與x軸正方向的夾角θ=60°，粒子a進入磁場后在磁場中做勻速圓周運動的軌跡半徑為P點縱坐標的一半，在粒子a進入磁場的同時，另一不帶電粒子b也經(jīng)x軸進入磁場，運動方向與粒子a進入磁場的方向相同，在粒子a沒有離開磁場時，兩粒子恰好發(fā)生正碰（碰撞前瞬間速度方向相反），不計兩粒子重力。（1）求粒子a從P點射出的速度大小v0及P點的縱坐標h；（2）求粒子b經(jīng)過x軸進入磁場時的橫坐標xb及速度大小vb；（3）若兩粒子碰后結(jié)合在一起，結(jié)合過程不損失質(zhì)量和電荷量，要使結(jié)合后的粒子不能進入電場，求粒子b的質(zhì)量應滿足的條件。

答案解析部分1．【答案】B【解析】【解答】ABC．由圖像可知，光電流為零時，遏止電壓的大小關(guān)系為Ua=Ub<D．c光頻率大于a光頻率，c光能發(fā)生光電效應時，a光不一定能發(fā)生光電效應，D不符合題意。故答案為：B。

【分析】光電流為零時的電壓為遏止電壓，結(jié)合愛因斯坦光電效應方程和動能定理得出三種光的最大初動能大小關(guān)系，當入射光的頻率大于金屬的極限頻率時發(fā)生光電效應。2．【答案】C【解析】【解答】A．小瓶轉(zhuǎn)動的周期為T=tn，細線的拉力大小為B．瓶子受到的地球引力全部用來提供其隨空間站繞地球做圓周運動的向心力，瓶子經(jīng)過最高點時松手，以空間站為參考系，瓶子會離心飛出，沿切線方向做勻速直線運動，B不符合題意；C．水油能分離的原因是混合物做圓周運動時，需要的向心力不一樣，由于水和油的密度不同產(chǎn)生了離心現(xiàn)象，密度較大的水集中于小瓶的底部，C符合題意；D．水對油有指向圓心的作用力，水做圓周運動的向心力由瓶底對水的彈力和油對水的作用力的合力提供，D不符合題意。故答案為：C。

【分析】根據(jù)小瓶轉(zhuǎn)動的時間和周期的關(guān)系得出小瓶轉(zhuǎn)動的周期，通過萬有引力的表達式得出細線的拉力，在最高點松手后瓶子沿切線方向做勻速直線運動，水油做圓周運動需要的向心力不同，從而導致水油能分離。3．【答案】D【解析】【解答】AB．根據(jù)題圖乙知，x=4m處質(zhì)點在t=1.0s時向上振動，根據(jù)“上下坡”法可判斷該簡諧橫波沿x軸負方向傳播；由圖可知該簡諧橫波的波長和周期分別為λ=8m，T=2s，可得該波傳播速度為v=λC．介質(zhì)中的質(zhì)點只在平衡位置附近做簡諧振動，而不會隨波向前移動，C不符合題意；D．t=1.0s時，質(zhì)點N由平衡位置向下振動，t=1.0s至t=3.5s，質(zhì)點N振動了T+1故答案為：D。

【分析】根據(jù)上下坡法得出該波的傳播方向，結(jié)合波傳播的速度和波長以及周期的關(guān)系得出該波的波速，并得出t=1s時質(zhì)點M的振動方向，結(jié)合質(zhì)點N的振動情況得出加速度和速度的變化情況。4．【答案】A【解析】【解答】如圖所示由幾何關(guān)系可得n=故答案為：A。

【分析】根據(jù)光在介質(zhì)中傳播的光路圖以及折射定律得出該材料的折射率。5．【答案】D【解析】【解答】由平拋運動的規(guī)律，第一次豎直方向做勻加速直線運動有2Lsin60°=12gt12故答案為：D。

【分析】平拋運動分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動，結(jié)合平拋運動的規(guī)律以及勻加速直線運動得出離開A點時的水平初速度。6．【答案】A【解析】【解答】取B為研究對象，B繞O點做勻速圓周運動，設(shè)A、B的質(zhì)量分別為m1和m2，由萬有引力定律及牛頓第二定律得Gm1m2故答案為：A。

【分析】以B為研究對象，利用萬有引力提供向心力以及幾何關(guān)系得出A的質(zhì)量的表達式。7．【答案】B【解析】【解答】AB．當水量和水速都穩(wěn)定時，發(fā)電機輸出電壓U1不變，即原線圈兩端電壓U1不變，若副線圈電路用電器增加，則副線圈電路電流I2增大，導線電阻R上損失電壓為UR=I2R，則UR增大，由于U2=C．若水速和水量都增大，則U1D．若水速和水量都減小，則U1減小，但用電器仍同時正常工作，則U2不變，k減小，I2不變，由I故答案為：B。

【分析】當水量和水速都穩(wěn)定時，根據(jù)歐姆定律以及理想變壓器的原副線圈匝數(shù)比和電壓比的關(guān)系得出副線圈兩端的電壓，結(jié)合電功率的表達式得出原線圈輸出功率的變化情況。若水速和水量都增大時原線圈兩端的電壓變大，結(jié)合理想變壓器兩端的電壓表和匝數(shù)比的關(guān)系得出原副線圈的匝數(shù)比的變化情況，若水速和水量都減小時結(jié)合理想變壓器的原副線圈的匝數(shù)比和電流比的關(guān)系得出原線圈中電流的變化情況。8．【答案】C【解析】【解答】A．0～tB．由牛頓第二定律可得mg?f=ma1，解得D．加速運動的時間為t1=vma1=10153sC．由圖像面積可知，0～53t故答案為：C。

【分析】當物體具有向下的加速度時處于失重，結(jié)合牛頓第二定律得出空氣阻力和重力的大小關(guān)系，結(jié)合勻變速直線運動而速度與時間的關(guān)系以及牛頓第二定律得出減速過程中挑戰(zhàn)者所受空氣浮力和重力的關(guān)系。9．【答案】A,C,D【解析】【解答】AD．對C分析，受重力、A、B對C的庫侖力，設(shè)小球間距為L，根據(jù)平衡條件，對C有kqqCL2+kqB．以B為研究對象，可以認為B受重力和庫侖力，B球靜止不動，所以B球受到的庫侖力大小為mg，B不符合題意；C．對A、B、C用整體法，A、B、C受力平衡，即A球受到的彈力等于三個球的總重力，即彈簧壓縮量Δx=3mg故答案為：ACD。

【分析】分別對BC進行受力分析，根據(jù)庫侖定律以及共點力平衡得出C球額電荷量和BC間的距離，以B為研究對象，利用共點力平衡得出B受到的庫侖力，以ABC整體為研究對象，利用胡克定律和共點力平衡得出彈簧的壓縮量。10．【答案】B,C【解析】【解答】C．取砂石堆頂部上方極短時間Δt內(nèi)的砂石柱為研究對象，根據(jù)自由落體運動規(guī)律2gH=v2，可得落到砂石堆頂部的速度為v=2gH，落在砂石堆頂部后短時間Δt內(nèi)速度減為零，由動量定理得F?Δt=A．剛關(guān)閉閥門K時托盤秤受到的總壓力為FN=mB．此時細砂石柱的總質(zhì)量為Δm=m02Hg，最終托盤內(nèi)細砂石的總重力為D．由以上分析可知，細砂石柱全部落完時托盤秤的示數(shù)與剛關(guān)閉閥門K時托盤秤的示數(shù)相等，D不符合題意。故答案為：BC。

【分析】以砂石柱為研究對象，根據(jù)自由落體運動的規(guī)律得出落到砂石堆頂部的速度，利用動量定理得出砂石堆受到的沖擊力，剛關(guān)閉閥門K時根據(jù)共點力平衡得出托盤秤的示數(shù)。11．【答案】B,D【解析】【解答】A．如果電流減小，則表明金屬棒在做減速運動，受力分析有BIL?mgsinθ=ma，隨著電流減小，加速度減小。根據(jù)閉合電路的歐姆定律得I=BLvB．若金屬棒進入磁場時，安培力與重力沿斜面的分力平衡，則金屬棒做勻速直線運動，其電流不變，則根據(jù)q=It可知，電量與時間成正比，B符合題意；C．如果金屬棒兩端電壓隨時間增大，則表明金屬棒在加速，受力分析有mgsinθ?BIL=ma，隨著電壓增大，則電流增大，加速度減小，根據(jù)閉合電路的歐姆定律得U=IR=BLvD．如果金屬棒進入磁場時，安培力與重力沿斜面的分力平衡，則金屬棒做勻速直線運動，其電流不變，則根據(jù)P=I故答案為：BD。

【分析】如果電流減小。對金屬棒進行受力分析，根據(jù)牛頓第二定律得出加速度的變化情況，利用閉合電路歐姆定律得出I-t的關(guān)系式并得出I-t的圖像，利用電流的定義式得出q-t的表達式及圖像，如果金屬棒兩端電壓隨時間增大，對金屬棒進行受力分析根據(jù)牛頓第二定律得出加速度的變化情況，結(jié)合閉合電路歐姆定律得出U-t的表達式以及圖像，結(jié)合電功率的表達式得出金屬消耗電功率的變化情況。12．【答案】（1）11.4（2）B；C（3）力傳感器的示數(shù)F0（4）A（5）F=3（6）小球在運動過程中存在空氣阻力【解析】【解答】（1）游標卡尺的讀數(shù)為d=11mm+4×0.1mm=11.4mm（2）A．彈簧測力計代替力傳感器進行實驗時，由于細線不斷擺動，不方便進行讀數(shù)與記錄，A不符合題意；B．細線要選擇非彈性細線，避免擺長發(fā)生變化，B符合題意；C．小球盡量選擇密度大的，以減小空氣阻力的影響，C符合題意。故答案為：BC。（3）本實驗要驗證機械能守恒，應滿足mg(L+d2)(1?cosθ)=12m所以為完成實驗，需要記錄小球在豎直方向上靜止時力傳感器的示數(shù)F0；（4）由（3）分析知，為完成實驗，還需要測量的物理量有釋放小球時細線偏離豎直方向的角度θ。故答案為：A。（5）由（3）分析知，需要驗證機械能守恒的表達式為F=3（6）小球擺到另一側(cè)偏離豎直方向的角度略小于初始釋放位置偏離豎直方向的角度，其原因可能是小球運動過程中存在空氣阻力?！痉治觥浚?）根據(jù)游標卡尺的讀數(shù)原理得出小球的直徑；

（2）根據(jù)驗證機械能守恒定律的實驗原理選擇正確的選項；

（3）根據(jù)機械能守恒定律以及合力提供向心力得出傳感器最大示數(shù)的表達式，從而得出該實驗需要記錄在豎直方向上靜止時長安器的示數(shù)；

（4）除（3）外還需要測量釋放小球時細線偏離豎直方向的角度；

（5）根據(jù)機械能守恒的條件得出需要驗證的表達式；

（6）另一側(cè)偏離豎直方向的角度略小于初始釋放位置偏離豎直方向的角度的原因是由于空氣的阻力。13．【答案】（1）（2）（3）6k；（4）2.73；4.44【解析】【解答】（1）小量程電流表改裝成大量程電流表，必須并聯(lián)一小電阻分流，具體電路如圖所示．（2）利用描點法作出圖線，如圖所示．（3）由于改裝成大量程電流表的總電阻為16rA=56Ω，流經(jīng)電源電流大小為6I，故E=6I(R+16r（4）由圖像知圖線斜率k=2.2A?1Ω，縱坐標截距為b=11.6A【分析】（1）根據(jù)電表的改裝畫出電路圖；

（2）根據(jù)描點法畫出1/I-R圖像；

（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律以及圖像得出電源的電動勢和內(nèi)阻的表達式；

（4）結(jié)合圖像的斜率和截距得出電源電動勢的大小和內(nèi)阻的大小。14．【答案】（1）解：每次抽出氣體的體積為ΔV，由玻意耳定律可知第一次抽氣，有p由玻意耳定律可知第二次抽氣，有p聯(lián)立解得pp依此類推可得經(jīng)過N次抽氣后密閉容器內(nèi)氣體的壓強為p（2）解：若ΔV=110由玻意耳定律可知第二次抽氣，有p聯(lián)立解得經(jīng)過兩次抽氣后的壓強為p設(shè)剩余氣體在壓